寬帶分布光纖拉曼放大器的設(shè)計(jì)及特性分析.pdf

1、分布式光纖拉曼放大器(DFRA)利用傳輸光纖本身作為增益介質(zhì)來(lái)放大光信號(hào)。通過(guò)選擇合適的抽運(yùn)波長(zhǎng)和抽運(yùn)功率，可以實(shí)現(xiàn)寬的增益帶寬和高增益平坦度的光纖拉曼放大器。DFRA具有低的噪聲系數(shù)，高的光信噪比，極大地延長(zhǎng)傳輸距離，降低系統(tǒng)成本，在DWDM中發(fā)揮巨大的作用。本論文結(jié)合浙江省科技廳重大科技項(xiàng)目《分布式光纖拉曼放大器的研制》來(lái)進(jìn)行研究。包括對(duì)G652和DCF光纖的拉曼增益光譜的測(cè)量研究、S+C波段的分布式光纖拉曼放大器新的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、性

2、能和噪聲的測(cè)試和分析。提出了降低噪聲、提高性能的措施。 論文第一章介紹了光纖拉曼放大器的基本原理，系統(tǒng)、全面地回顧了光纖拉曼放大器發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀，并確定了本論文的選題及研究重點(diǎn)。 論文第二章對(duì)光纖拉曼放大器增益光譜的測(cè)量進(jìn)行研究，提出了放大器的關(guān)鍵因數(shù)——光纖拉曼增益系數(shù)測(cè)量的新方法。利用較大功率抽運(yùn)的自發(fā)拉曼放大散射光信號(hào)與較小功率作用下的自發(fā)拉曼散射光信號(hào)的相除提取獲得光纖的拉曼增益系數(shù)，與小信號(hào)增益法相比，具有快

3、速穩(wěn)定的特點(diǎn)，得到的拉曼增益譜與Stolen的結(jié)果相符合。并可方便地得出增益與抽運(yùn)功率的關(guān)系。 論文第三章為達(dá)到寬帶平坦增益的要求，從光在光纖中與光纖介質(zhì)的相互作用方程出發(fā)，編制了優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。在龍庫(kù)算法的基礎(chǔ)上，用逐步逼進(jìn)法設(shè)計(jì)達(dá)到一定增益平坦度和帶寬要求的S+C波段拉曼放大器結(jié)構(gòu)，并確定了關(guān)于抽運(yùn)方向、波長(zhǎng)和功率的試驗(yàn)方案。 論文第四章根據(jù)模擬設(shè)計(jì)結(jié)果建立了100km跨距的S+C波段分布式光纖拉曼放大器實(shí)驗(yàn)裝置，在幾

4、百mW的小功率激光抽運(yùn)時(shí)，其實(shí)際增益帶寬特性與模擬設(shè)計(jì)結(jié)果相符合；對(duì)較大功率抽運(yùn)時(shí)，分析了抽運(yùn)源激光帶寬對(duì)放大器增益帶寬的影響，并利用幾何補(bǔ)償法對(duì)增益帶寬進(jìn)行微調(diào)，建立的S+C波段的分布式光纖拉曼放大器達(dá)到了省科技廳重大科技項(xiàng)目的增益帶寬指標(biāo)要求。本章還對(duì)拉曼放大器的傳輸特性進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試和分析，分析了抽運(yùn)光與抽運(yùn)光、抽運(yùn)光與信號(hào)光、信號(hào)光與信號(hào)光之間的相互作用，這要對(duì)多信道信號(hào)傳輸產(chǎn)生串?dāng)_。 論文第五章對(duì)三波長(zhǎng)(定波長(zhǎng))抽運(yùn)

5、，首次提出了一種新穎的拉曼放大器設(shè)計(jì)方法——?jiǎng)討B(tài)提取設(shè)計(jì)法。對(duì)一定增益、寬帶平坦要求的光纖拉曼放大器，可快速地確定三波長(zhǎng)的功率。這種方法也可推廣到其他多波長(zhǎng)抽運(yùn)的拉曼放大器設(shè)計(jì)中去，能夠獲得快速簡(jiǎn)捷的設(shè)計(jì)結(jié)果。 論文第六章對(duì)噪聲進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，特別是對(duì)ASE噪聲功率的產(chǎn)生和對(duì)拉曼放大器系統(tǒng)的影響進(jìn)行了測(cè)試、分析和討論。測(cè)試了放大器的噪聲指數(shù)NF和光信噪比OSNR，分析了光纖中信號(hào)、抽運(yùn)方式對(duì)OSNR的影響。從提高系統(tǒng)的光信噪比